Лекция по "Биологии"

- специальные- среды для  микроорганизмов, не растущих  на универсальных средах (среда  Мак- Коя на туляремию, среда  Левенштейна- Иенсена для возбудителя  туберкулеза);

- дифференциально- диагностические-  для дифференциации микроорганизмов  по ферментативной активности  и культуральным свойствам ( среды  Эндо, Плоскирева, Левина, Гисса);

- селективные (элективные)- для выделения определенных видов  микроорганизмов и подавления  роста сопутствующих- пептонная  вода, селенитовая среда, среда  Мюллера.

По происхождению среды делят на естественные, полусинтетические и синтетические.

Рост и  размножение микроорганизмов.

Бактериальные клетки размножаются в результате деления. Основные стадии размножения микробов в жидкой среде  в стационарных условиях:

- лаг- фаза (начальная  стадия адаптации с медленным  темпом прирости биомассы бактерий);

- экспоненциальная (геометрического  роста) фаза с резким ростом  численности популяции микроорганизмов  (2 в степеии n);

- стационарная фаза (фаза  равновесия размножения и гибели  микробных клеток);

- стадия гибели - уменьшение  численности популяции в связи  с уменьшением и отсутствием  условий для размножения микроорганизмов  (дефицит питательных веществ,  изменение рH, rH₂, концентрации ионов и других условий культивирования).

Данная динамика характерна для периодических культур с постепенным истощением запаса питательных веществ и накоплением метаболитов.

Если в питательной  среде создают условия для  поддержания микробной популяции  в экспоненциальной фазе- это хемостатные (непрерывные) культуры.

Характер  роста бактерий на плотных и жидких питательных средах: сплошной рост, образование колоний, осадок, пленка, помутнение.

Чистая культура- популяция одного вида микроорганизмов.

Основные принципы получения  чистых культур: механическое разобщение, рассев, серийные разведения, использование  элективных сред, особых условий культивирования (с учетом устойчивости некоторых  микробов к определенным температурам, кислотам, щелочам, парциальному давлению кислорода, рН и мн.др). 

 

Лекция № 5. Общая  вирусология. Классификация, структура  и особенности биологии вирусов. Бактериофаги.

Открытие вирусов Д.И.Ивановским в 1892г. положило начало развитию науки  вирусологии. Более быстрому ее развитию способствовали: изобретение электронного микроскопа, разработка метода культивирования  микроорганизмов в культурах  клеток.

Слово "вирус" в переводе с латинского- яд (животного происхождения). Этот термин применяют для обозначения  уникальных представителей живой природы, не имеющих клеточного (эукариотического или прокариотического) строения и  обладающих облигатным внутриклеточным  паразитизмом, т.е. которые не могут  жить  без клетки.

В настоящее время вирусология- бурно развивающаяся наука, что  связано с рядом причин:

- ведущей ролью вирусов  в инфекционной патологии человека (примеры- вирус гриппа, ВИЧ- вирус  иммунодефицита человека, цитомегаловирус  и другие герпесвирусы) на фоне  практически полного отсутствия  средств специфической химиотерапии;

- использованием вирусов  для решения многих фундаментальных  вопросов биологии и генетики.

Основные  свойства вирусов (и плазмид), по которым они отличаются от остального живого мира.

1.Ультрамикроскопические  размеры (измеряются в нанометрах). Крупные вирусы (вирус оспы) могут  достигать размеров 300 нм, мелкие- от 20 до 40 нм. 1мм=1000мкм, 1мкм=1000нм.

2.Вирусы содержат нуклеиновую  кислоту только одного типа- или  ДНК (ДНК- вирусы) или РНК (РНК- вирусы). У всех остальных организмов геном представлен ДНК, в них содержится как ДНК, так и РНК.

3.Вирусы не способны  к росту и бинарному делению.

4.Вирусы размножаются  путем воспроизводства себя в  инфицированной клетке хозяина  за счет собственной геномной  нуклеиновой кислоты.

5.У вирусов нет собственных  систем мобилизации энергии и  белок- синтензирующих систем, в  связи с чем вирусы являются абсолютными внутриклеточными паразитами.

6.Средой обитания вирусов  являются живые клетки- бактерии (это вирусы бактерий или бактериофаги), клетки растений, животных и человека.

Все вирусы существуют в  двух качественно разных формах: внеклеточной- вирион и внутриклеточной- вирус. Таксономия этих представителей микромира основана на характеристике вирионов- конечной фазы развития вирусов.

Строение (морфология) вирусов.

1.Геном вирусов образуют нуклеиновые кислоты, представленные одноцепочечными молекулами РНК (у большинства РНК- вирусов) или двухцепочечными молекулами ДНК (у большинства ДНК- вирусов).

2.Капсид - белковая оболочка, в которую упакована геномная нуклеиновая кислота. Капсид состоит из идентичных белковых субъединиц- капсомеров. Существуют два способа упаковки капсомеров в капсид- спиральный (спиральные вирусы) и кубический (сферические вирусы).

При спиральной симметрии белковые субъединицы располагаются по спирали, а между ними, также по спирали, уложена геномная нуклеиновая кислота (нитевидные вирусы). При кубическом типе симметрии вирионы могут быть в виде многогранников, чаще всего- двадцатигранники - икосаэдры.

3.Просто устроенные вирусы  имеют только нуклеокапсид, т.е. комплекс генома с капсидом и называются "голыми".

4. У других вирусов  поверх капсида есть дополнительная  мембраноподобная оболочка, приобретаемая  вирусом в момент выхода из  клетки хозяина- суперкапсид. Такие вирусы называют "одетыми".

Кроме вирусов, имеются еще  более просто устроенные формы способных  передаваться агентов - плазмиды, вироиды  и прионы.

Основные  этапы взаимодействия вируса с клеткой  хозяина.

1.Адсорбция- пусковой  механизм, связанный со взаимодействием специфических рецепторов вируса и хозяина (у вируса гриппа- гемагглютинин, у вируса иммунодефицита человека- гликопротеин gp 120).

2.Проникновение- путем  слияния суперкапсида с мембраной  клетки или путем эндоцитоза (пиноцитоза).

3.Освобождение нуклеиновых  кислот- "раздевание" нуклеокапсида  и активация нуклеиновой кислоты.

4.Синтез нуклеиновых кислот  и вирусных белков, т.е. подчинение  систем клетки хозяина и их  работа на воспроизводство вируса.

5.Сборка вирионов- ассоциация  реплицированных копий вирусной  нуклеиновой кислоты с капсидным  белком.

6.Выход вирусных частиц  из клетки, приобретения суперкапсида  оболочечными вирусами.

Исходы взаимодействия вирусов с клеткой хозяина.

1.Абортивный процесс- когда клетки освобождаются от вируса:

- при инфицировании дефектным вирусом, для репликации которого нужен вирус- помощник, самостоятельная репликация этих вирусов невозможна ( так называемые вирусоиды). Например, вирус дельта (D) гепатита может реплицироваться только при наличии вируса гепатита B, его Hbs - антигена, аденоассоциированный вирус- в присутствии аденовируса);

- при инфицировании вирусом  генетически нечувствительных к  нему клеток;

- при заражении чувствительных  клеток вирусом в неразрешающих  условиях.

2.Продуктивный процесс- репликация (продукция) вирусов:

- гибель (лизис) клеток (цитопатический эффект)- результат интенсивного размножения и формирования большого количества вирусных частиц - характерный результат продуктивного процесса, вызванного вирусами с высокой цитопатогенностью. Цитопатический эффект действия на клеточные культуры для многих вирусов носит достаточно узнаваемый специфический характер;

- стабильное взаимодействие, не приводящее к гибели клетки (персистирующие и латентные инфекции) - так называемая вирусная трансформация клетки.

3.Интегративный процесс- интеграция вирусного генома с геномом клетки хозяина. Это особый вариант продуктивного процесса по типу стабильного взаимодействия. Вирус реплицируется вместе с геномом клетки хозяина и может длительно находиться в латентном состоянии. Встраиваться в ДНК- геном хозяина могут только ДНК- вирусы (принцип "ДНК- в ДНК"). Единственные РНК- вирусы, способные интегрироваться в геном клетки хозяина- ретровирусы, имеют для этого специальный механизм. Особенность их репродукции- синтез ДНК провируса на основе геномной РНК с помощью фермента обратной транскриптазы с последующим встраиванием ДНК в геном хозяина.